Ar ultraskaņu uzlabota trīsfāžu sadalīšana

• Trīsfāžu sadalīšana (TPP) ir metode komponentu, piemēram, lipīdu, enzīmu, polisaharīdu un citu biomolekulu, ekstrahēšanai, atdalīšanai un attīrīšanai no bioloģiska materiāla.
• Ar ultraskaņu veicināta trīsfāžu sadalīšana pārspēj tradicionālo trīsfāžu sadalīšanu ar lielāku iznākumu, uzlabotu tīrību un izcilu ātrumu.
• Trīsfāžu sadalīšana ar ultraskaņu ir piemērota maziem un lieliem tilpumiem, un to var viegli mērogot rūpnieciskai ražošanai.

Trīsfāžu sadalīšana ar ultraskaņu

Trīsfāžu sadalīšana

Trīsfāžu sadalīšana (TPP) ir vienkāršs un efektīvs vienpakāpes process biomolekulu, piemēram, enzīmu, lipīdu, polisaharīdu u. c., atdalīšanai, attīrīšanai un koncentrēšanai no sarežģītiem maisījumiem.
TPP veic, secīgi pievienojot pietiekamu daudzumu sāls (parasti amonija sulfāta) un organiskā šķīdinātāja (galvenokārt t-butanola/tert-butanola). Sāļus, piemēram, amonija sulfātu, izmanto noteiktā piesātinājuma pakāpē, lai izgulsnētu olbaltumvielas. Organisko šķīdinātāju, piemēram, t-butanolu, pievieno, lai izveidotu trīs fāžu slāņus un atdalītu savienojumus ar mazu molekulmasu, piemēram, lipīdus, fenolu savienojumus un dažus detergentus. Tā kā t-butanolam ir augsta viršanas temperatūra, bet tas ir mazāk uzliesmojošs nekā etanols un metanols, t-butanols ir vēlamais šķīdinātājs TPP procesā.
Pēc neattīrītā ekstrakta apstrādes un dekantēšanas maisījums sadalās trīs atšķirīgās fāzēs: augšējā šķīdinātāja (t-butanola) fāze satur nepolārus savienojumus, kurus no apakšējās ūdens fāzes (kas satur polārus savienojumus) atdala olbaltumvielu nogulsnes fāžu saskarnē. Vēlamās olbaltumvielas selektīvi sadalās vienā fāzē, bet citas, piemaisījumus veidojošas olbaltumvielas – otrā fāzē. Tas nodrošina olbaltumvielu daļēju attīrīšanu un koncentrēšanu. Ekstrakcijas procesā apvienojas kosmotropā izgulsnēšana, izsālīšana, izgulsnēšana ar izotonisku līdzšķīdinātāju un osmolītiskā olbaltumvielu izgulsnēšana.

Ar ultraskaņu uzlabota trīsfāžu sadalīšana

Apstrāde ar ultraskaņu būtiski intensificē TPP procesu. Ar ultraskaņu veicinātu trīsfāžu sadalīšanu veiksmīgi izmanto biomolekulu atdalīšanai un attīrīšanai. Plašs biomolekulu klāsts ir izolēts efektīvāk un īsākā laikā. Piemēram, ar ultraskaņas TPP ir attīrīti enzīmi no augiem (piemēram, bromelaīns, papaīns, invertāze, polifenoloksidāze un tripsīna inhibitori), dzīvniekiem (piemēram, tripsīns, α-himotripsīns, himozīns, pepsīns un luciferāze) un mikroorganismiem (piemēram, lipāze, α-amilāze, α-galaktozidāze, serratiopeptidāze, ciklodekstrīna glikoziltransferāze un fibrinolītiskie enzīmi). Trīsfāžu sadalīšanas ar ultraskaņu papildu priekšrocība ir dažādu enzīmu paaugstināta aktivitāte, kas rada šķietami lielāku iznākumu (par aptuveni 100%), jo mērķa enzīms vai olbaltumviela izgulsnējas vidējā slānī starp organisko un ūdens fāzi.
Trīsfāžu sadalīšanu ar ultraskaņu var efektīvi izmantot neattīrītiem paraugiem, un tās mērogu var viegli palielināt.

Trīsfāžu sadalīšanas ar ultraskaņu (US-TPP) piemēri

TPP ar ultraskaņu astaksantīna ekstrakcijai

Astaksantīna (AX) ekstrakcijai kombinēta TPP un apstrāde ar ultraskaņu, izmantojot Hielscher ultraskaņas ierīci UP400S, ir ne tikai vienkārša un viegli izmantojama, bet arī ļoti efektīva metode AX izolēšanai no Paracoccus NBRC 101723 baktēriju biomasas. Apstrādes ar ultraskaņu darbības parametrus var optimizēt, lai iegūtu optimālus ekstrakcijas rezultātus. Ultraskaņas apstrādes parametri, piemēram, amplitūda, laiks, temperatūra un ekstrakcijas trauks (izmērs, forma), kā arī biomasas daļiņu izmērs būtiski ietekmē AX izdalīšanos no biomasas ultraskaņas iedarbībā. Mitras biomasas apstrāde ar ultraskaņu nodrošina labākus rezultātus ātrai un efektīvai AX ekstrakcijai nekā žāvētas biomasas TPP ar ultraskaņu. TPP ar ultraskaņu nodrošina par 37% lielāku AX atgūšanu nekā tradicionālā ekstrakcija ar šķīdinātāju. (sal. Chougle et al. 2013)

TPP ar ultraskaņu andrographolīda atdalīšanai no Andrographis paniculata

Andrographolīds ir labdāna diterpenoīds, ko augstu vērtē tā spēcīgās pretiekaisuma, antioksidatīvās, hepatoprotektīvās, antikancerogēnās un pretdiabēta iedarbības dēļ. Salīdzinošie pētījumi liecina, ka TPP ar ultraskaņu ne tikai palielina andrographolīda iznākumu, bet arī uzlabo antioksidatīvo aktivitāti salīdzinājumā ar tradicionālo TPP.

Augstas veiktspējas ultraskaņas ierīces trīsfāžu sadalīšanai

Hielscher Ultrasonics specializējas lieljaudas ultraskaņas sistēmu projektēšanā un ražošanā ekstrakcijai, kā arī daudziem citiem procesiem.
Mūsu produktu klāsts ietver nelielas, jaudīgas laboratorijas ultraskaņas ierīces, izturīgus galda homogenizatorus un rūpnieciskas augstas veiktspējas ultraskaņas sistēmas. Daudzveidīgie piederumi ļauj ideāli pielāgot ultraskaņas sistēmu jūsu procesa īpašajām prasībām. Visas Hielscher ultraskaņas ierīces ir paredzētas darbībai 24/7 ar pilnu slodzi.
Mūsu ilggadējā pieredze ultraskaņas apstrādē ļauj konsultēt klientus no pirmajiem izmēģinājumiem ar ultraskaņu līdz procesa optimizācijai un ieviešanai rūpnieciskā mērogā.
Lūdzu, izmantojiet tālāk esošo veidlapu, lai pastāstītu mums par savu procesu! Mēs labprāt sniegsim ieteikumus un pārrunāsim apstrādes ar ultraskaņu iespējas un priekšrocības jūsu pielietojumam.

Literatūra/atsauces

• Chougle, J.A: et al. (2013): Ar ultraskaņu veicināta trīsfāžu sadalīšana (UATPP): jauna metode, kas izstrādāta astaksantīna ekstrakcijai no Paracoccus NBRC 101723. CSBE/SCGAB 2013 – ikgadējā konference Saskačevanas Universitātē, Saskatūnā, 7-10th July 2013.
• Ketnawa, S. et al (2017): Sadalīšana fāzēs enzīmu atdalīšanai: pārskats un jaunākie pielietojumi. International Food Research Journal 24(1), 2017. 1–24.
• Varakumar, S. et al. (2017): Uzlabota oleosveķu ekstrakcija no ingvera (Zingiber officinale) sakneņu pulvera, izmantojot ar enzīmiem veicinātu trīsfāžu sadalīšanu. Food Chemistry 216, 2017. 27–36.
• Yan J.-K. et al. (2018): Ultraskaņas un trīsfāžu sadalīšanas sinerģija Corbicula fluminea polisaharīdu ekstrakcijai un atdalīšanai un iespējamie saistītie mehānismi. Ultrasonics Sonochemistry, 40. sēj., A daļa, 2018. 128–134.